[发明专利]一种能抑制探地雷达直达波干扰的磁接收阵元及组阵方法

说明书

本发明公开了一种能抑制探地雷达直达波干扰的磁接收阵元及组阵方法，属于探地雷达天线技术领域。本发明所述的磁接收阵元包括可组合填充不同特性磁性材料的介质填充体、线圈绕组以及阻抗变换单元，线圈绕组围绕在磁性介质填充体上，线圈绕组的输出连接到阻抗变换单元的输入端，阻抗变换单元输出端是阵元接收信号的输出。本发明所述的组阵方法包括以下步骤：a、制作不同频段的磁接收阵元，满足探地雷达对频率覆盖的需求；b、对各阵元进行几何配置，保证各阵元方向性图零点一致且对准探地雷达直达波方向；c、对各阵元所接收的信号进行合成并输出。本发明可实现超宽带接收，并有效抑制探地雷达直达波干扰，从而降低雷达信号采集和处理的难度。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，主要涉及接收阵元及组阵方法，特别涉及一种能抑制探地雷达直达波干扰的磁接收阵元及组阵方法。

背景技术

探地雷达(Ground Penetrating Radar,GPR)利用电磁波在介质不连续处产生反射和散射现象来实现对地下一定深度处目标进行有效识别定位，具有检测速度快、过程连续、成像清晰度高，可无损检测等特点，因而近几年在工程、地质勘探、军事等领域得到了广泛应用。探地雷达的天线设计是一项关键技术，其优劣制约了探地雷达性能。

从纯天线的角度看，探地雷达天线必须具有超宽带(UWB,Ultra-Wide Band)特性，研究人员已经提出了各种构形的超宽带天线。其中，比较典型的超宽带天线有对数偶极子天线、领结型天线、对数螺旋天线等，它们均属于电天线范畴。另外，在天线设计过程中还应该考虑到各种因素的影响，比如天线方向性、阻抗匹配、天线传导损耗以及耦合噪声的干扰。

把天线放在探地雷达系统整体来考虑，天线如何抑制直达波干扰是一个重要难题。其它用途的雷达探测距离不可能限定在数百米之内，因此可采用收发转换开关来切换发信号和收信号，而且收发共用一付天线，从而有效避开雷达发射产生的直达波干扰同时被接收的问题。而探地雷达则不同，雷达探测范围就限定在零到数百米之内，若采用收发共用的天线架构，由于收发转换开关的切换需要时间开销，而这种时间开销内的回波无法接收，等效为数百米内的目标回波接收不到，也就实现不了探地雷达的功能。因此，探地雷达必须采用收发各自独立的天线，保证发信号的同时，一直在接收信号。收发天线同时工作，接收天线所收到的回波信号中必然包含强直达波干扰。强直达波干扰必然制约探地雷达性能，比如，要采用更高动态范围和更高分辨率的采样模块；发射功率不能够太大，防止损坏接收通道；另外，随着采样分辨率的增加，处理的数据量会大幅增加。这些，都制约了探地雷达性能的提高。

目前，探地雷达多数采用的是电天线，可以满足尺寸小、超宽带的要求，且收发天线一致，有利于工程实现。磁性天线的方向性图有很深零点，可以通过调整磁性天线的方向来抑制干扰信号，但目前的磁性天线存在只能工作于窄带、工作频率不高等缺点，设计制作宽频带的磁性天线及工作于更高频段是一个新的研究方向，也是难点所在。

发明内容

发明目的：针对现有技术不足，本发明提出了一种能抑制探地雷达直达波干扰的磁接收阵元及组阵方法，磁接收阵元具有很强的方向性零点，通过改进，在保持强的方向性零点特性基础上，使其工作在较高频段和具备较好的工作带宽，以满足探地雷达接收回波的需要。本发明的另一目的是提供基于磁接收阵元组阵方法，以满足超宽带接收的要求，并实现对探地雷达直达波的抑制。

技术方案：本发明所述一种探地雷达直达波磁接收阵元，包括可组合填充不同特性磁性材料的磁性介质填充体、线圈绕组以及阻抗变换单元，线圈绕组围绕在磁性介质填充体上，线圈绕组的输出连接到阻抗变换单元输入端，阻抗变换单元输出端是阵元接收信号的输出。阵元构型的一致性，便于模块化的设计，易于作为构成阵列的阵元使用。